Ergothioneine tăng cường vi khuẩn có lợi và ức chế quá trình gây ung thư trong ruột

Một nhóm nghiên cứu quốc tế do Phòng thí nghiệm Hatzios (Viện Broad và Harvard–MGH) dẫn đầu đã chứng minh rằng các vi khuẩn cộng sinh trong ruột người trao đổi chất chống oxy hóa ergothioneine (EGT) phổ biến trong chế độ ăn uống để cung cấp năng lượng trong điều kiện kỵ khí (không có oxy). Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Host and Microbe.

Nghiên cứu này diễn ra như thế nào?

• Mô hình trong ống nghiệm: các nuôi cấy riêng biệt của các đại diện chính của hai ngành lớn – Clostridium symbiosum và Bacteroides fragilis – chỉ chứa ergothioneine trong môi trường là chất chống oxy hóa “duy nhất”.
• Ăn chéo: Khi các chủng được nuôi cùng nhau, người ta thấy rằng một chủng có thể chuyển đổi EGT thành các chất chuyển hóa dễ tiếp cận hơn (ví dụ như pyruvat và axit béo chuỗi ngắn), sau đó được chủng kia hấp thụ, cho phép cả hai sản xuất ATP khi không có O₂.
• Thí nghiệm kiểm soát: Cả C. symbiosum và B. fragilis đều không thể phát triển hiệu quả trên môi trường có chứa EGT, trong khi khi kết hợp chúng cho thấy sản lượng ATP và sinh khối tế bào tăng gấp đôi.

Những phát hiện chính

1. Vai trò của ergothioneine: Chất chống oxy hóa này có trong nấm, đậu và ngũ cốc nguyên hạt, không chỉ có tác dụng bảo vệ mà còn là chất nền cung cấp năng lượng cho các loại vi khuẩn đường ruột phổ biến.
2. Tăng cường hô hấp kỵ khí: Ăn chéo làm tăng hoạt động của quá trình lên men và tái tạo NAD⁺, rất quan trọng cho sự sống còn trong môi trường đại tràng thiếu oxy.
3. Tính ổn định của cộng đồng: Trao đổi EGT tăng cường tính ổn định về cấu trúc của cộng đồng vi khuẩn bằng cách ngăn chặn sự thống trị của vi khuẩn gây bệnh và kích thích sản xuất các chất chuyển hóa có lợi (SCFA).

Các tác giả lưu ý rằng con đường chuyển hóa ergothioneine được phát hiện thường xuyên hơn ở những bệnh nhân ung thư đại trực tràng, điều này có thể chỉ ra mối liên hệ giữa chuyển hóa ergothioneine của vi khuẩn và cơ chế sinh bệnh của khối u. Điều này mở ra triển vọng sử dụng chất ức chế enzyme hoặc điều chỉnh chế độ ăn uống (ví dụ, tăng cường tiêu thụ thực phẩm giàu ergothioneine, chẳng hạn như nấm và các loại đậu) để điều chỉnh hệ vi sinh vật đường ruột cho mục đích điều trị.

Tác động đến sức khỏe

• Sinh thái dinh dưỡng: Ngoài chất xơ trong chế độ ăn, chất chống oxy hóa trong chế độ ăn còn đóng vai trò là nhiên liệu có giá trị cho các vi khuẩn “có lợi”, tăng cường sự đóng góp của chúng vào quá trình sản xuất axit béo chuỗi ngắn và điều hòa miễn dịch.
• Prebiotic mới: Ergothioneine và các dẫn xuất của nó có thể trở thành prebiotic mục tiêu có khả năng “sạc” vi khuẩn kỵ khí có lợi và chống lại chứng loạn khuẩn.
• Ý nghĩa về mặt điều trị: Bằng cách điều chỉnh lượng EGT có trong chế độ ăn uống, có thể cải thiện sức khỏe trao đổi chất, giảm viêm và tăng cường chức năng hàng rào ruột.

"Lần đầu tiên chúng tôi đã chứng minh được cơ chế thực sự của quá trình trao đổi chất chống oxy hóa giúp sản sinh năng lượng ở vùng kỵ khí trong ruột", tác giả chính Ze Zhou cho biết.

Các tác giả nhấn mạnh ba điểm chính:

1. Ergothioneine như một “cầu nối” trao đổi chất
   “Chúng tôi đã lần đầu tiên chứng minh rằng ergothioneine không chỉ hoạt động như một chất chống oxy hóa mà còn trở thành nguồn năng lượng cho vi khuẩn kỵ khí, giúp tăng cường quần thể vi khuẩn này trong ruột kết.”

2. Liên kết đến việc phòng ngừa ung thư đại trực tràng
   “Một cộng đồng vi khuẩn được tăng cường sẽ sản sinh ra nhiều axit béo chuỗi ngắn hơn, chẳng hạn như butyrate, được biết đến với tác dụng bảo vệ biểu mô đại tràng và ngăn chặn sự phát triển của khối u”, đồng tác giả Giáo sư Maria Gonzalez cho biết thêm.

3. Triển vọng cho liệu pháp prebiotic
   “Nghiên cứu sâu hơn sẽ cho phép phát triển các prebiotic dựa trên ergothioneine có mục tiêu có thể bổ sung cho các chiến lược hiện tại để sàng lọc và ngăn ngừa ung thư trực tràng”, Tiến sĩ Ze Zhou kết luận.

Công trình này mở đường cho một thế hệ prebiotic mới dựa trên chất chống oxy hóa tự nhiên có thể “khởi động” năng lượng sinh học bên trong hệ vi sinh vật và cải thiện sức khỏe của vật chủ.